Reseña

No todo iba a ser perfecto 

En la actualidad, el proceso de generación de armónicos es una herramienta extensamente utilizada para el estudio de dinámicas del orden de femtosegundo, sin embargo, aún existen muchas dudas acerca del comportamiento de los electrones dependiendo del medio material que se esté utilizando.
 
Recientes estudios en medios sólidos han revelado nuevos escenarios con dinámicas electrónicas extraordinarias comparadas con las de átomos o moléculas. El proceso en sólidos se puede explicar desde un punto de vista semiclásico a través de las trayectorias de los electrones desde que son excitados por el pulso láser hasta que vuelven a recombinar con su hueco, recolisión perfecta. Sin embargo, recientemente se ha reportado que parte de la emisión de armónicos altos vienen de situaciones donde las trayectorias del electrón y su hueco no se cruzan en el espacio real, dando pie a las conocidas recolisiones imperfectas. 
 
En este trabajo, demostramos la existencia de dichas recolisiones cuando el medio es una lámina de grafeno e incide sobre ella un pulso de láser linealmente polarizado. El grafeno, a diferencia de otros medios, presenta una estructura de bandas singular con puntos donde la capa de valencia y la de conducción están en contacto. Nuestro estudio tiene gran relevancia ya que hasta ahora sólo se había estudiado este fenómeno en sólidos de gap finito y con grandes curvaturas de Berry, o utilizando campos incidentes con polarización elíptica. Creemos que, con este trabajo damos un paso más hacía el entendimiento completo de las dinámicas ultrarápidas que se dan en sistemas sólidos irradiados por pulsos láser intensos.
 

Más información en:.

Boyero-García, Roberto, Ana García-Cabrera, Oscar Zurrón-Cifuentes, Carlos Hernández-García, y Luis Plaja. «Non-classical high harmonic generation in graphene driven by linearly-polarized laser pulses». Opt. Express 30, n.o 9 (abril de 2022): 15546-55. https://doi.org/10.1364/OE.452201.
No comments
adminNo todo iba a ser perfecto 

Alta bisutería en óptica no lineal

Joyas de plata de ley, oro rosa con diseños exclusivos, anillos, pendientes, pulseras… ¿de luz? Cual taller de alta bisutería, el grupo de investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca (ALF-USAL) centra sus esfuerzos en diseñar joyas de luz mediante la óptica no lineal. Joyas, no solo por su belleza en forma de láseres de alta frecuencia, sino por su utilidad para observar y controlar procesos aún desconocidos en la naturaleza. Y es que, el diseño de haces de luz láser coherentes y de alta frecuencia (hacia los rayos X) se ha convertido en una herramienta única para acceder a procesos que tienen lugar en tamaños muy pequeños (nanómetros) y en tiempos muy breves (trillonésimas de segundo).

La colaboración teórico-experimental entre los grupos ALF-USAL y el de los Profs. Murnane y Kapteyn de la Universidad de Colorado en Boulder (EE.UU.) viene desarrollando alta bisutería durante los últimos años. Tras generar anillos de alta frecuencia con propiedades nunca vistas hasta la fecha (ver referencias [1,2]), los investigadores han ido un paso más allá, adentrándose en el mundo de los collares. El diseño de un láser infrarrojo en forma de collar de perlas permite variar la frecuencia y la divergencia (o tamaño espacial) de los rayos X que se producen tras el proceso no lineal de generación de armónicos de orden alto. En este trabajo, publicado en la revista Science Advances, los investigadores demuestran además, que mediante el número de “perlas” del collar se puede calibrar el contenido espectral de estos láseres de rayos X. Un paso más en la alta bisutería con láseres que intenta ayudar a entender los procesos más breves de la naturaleza.

Más información en:

“Necklace-structured high harmonic generation for low-divergence, soft X-ray harmonic combs with tunable line spacing”, Laura Rego, Nathan J. Brooks, Quynh L. D. Nguyen, Julio San Román, Iona Binnie, Luis Plaja, Henry C. Kapteyn, Margaret M. Murnane, Carlos Hernández-García, Science Advances 8, eabj7380 (2022).

Referencias:

[1] “Generation of extreme-ultraviolet beams with time-varying orbital angular momentum”, Laura Rego, Kevin M Dorney, Nathan J Brooks, Quynh Nguyen, Chen-Ting Liao, Julio San Román, David E Couch, Allison Liu, Emilio Pisanty, Maciej Lewenstein, Luis Plaja, Henry C Kapteyn, Margaret M Murnane, Carlos Hernández-García,   Science 364, eaaw9486 (2019).

[2] “Controlling the polarization and vortex charge of attosecond high-harmonic beams via simultaneous spin-orbit momentum conservation”, Kevin M. Dorney, Laura Rego, Nathan J. Brooks, Julio San Román, Chen-Ting Liao, Jennifer L. Ellis, Dmitriy Zusin, Christian Gentry, Quynh L. Nguyen, Justin. M. Shaw, Antonio Picón, Luis Plaja, Henry C. Kapteyn, Margaret M. Murnane, Carlos Hernández-García, Nature Photonics 13, 123–130 (2019).

 

No comments
adminAlta bisutería en óptica no lineal

Comprimiendo pulsos de luz en gradientes de presión

A pesar de tener una vida extremadamente corta, de tan solo unas milbillonésimas de segundo, los pulsos láser de femtosegundo se han convertido en una herramienta indispensable en numerosos ámbitos de la ciencia y la tecnología, ya que permiten explorar las propiedades más fundamentales de la materia en escalas de tiempo ultrarrápidas.

Generar estos pulsos de luz tan cortos de forma controlada y con buena calidad no es tarea fácil, y en los últimos años se han propuesto diversas estrategias. La idea principal consiste en generar un espectro de luz muy ancho, compuesto por muchas frecuencias, mediante procesos no lineales a partir de uno más estrecho para, a continuación, corregir su fase haciendo que todas las frecuencias se sincronicen dando lugar a un pulso ultracorto. Una forma muy extendida para conseguir este gran ensanchamiento espectral es propagar un pulso de luz inicial por el interior de una fibra cilíndrica hueca rellena de un gas. En ese caso, uno de los parámetros que más influyen en la propagación es la presión del gas, que permite sintonizar de forma continua la dispersión y la intensidad de los efectos no lineales experimentados por el pulso. En particular, si los parámetros de la fibra y del gas se escogen cuidadosamente, es posible lograr que el pulso incidente ensanche su espectro al mismo tiempo que corrige su fase debido a la interacción entre los procesos lineales y no lineales. De esta forma el pulso reduce su duración por sí solo, en un proceso conocido como auto-compresión solitónica.

Normalmente, estos experimentos se llevan a cabo manteniendo el gas a presión constante, rellenando la fibra de forma homogénea. Sin embargo, en uno de nuestros últimos estudios hemos demostrado que aplicar un gradiente de presión decreciente, que haga que la concentración de gas se reduzca gradualmente durante la propagación, puede mejorar la calidad de los pulsos auto-comprimidos y reducir su duración aún más que la presión constante.

Puedes consultar todos los detalles de este trabajo en:

F. Galán, E. C. Jarque, and J. San Roman, Optimization of pulse self-compression in hollow capillary fibers using decreasing pressure gradients, Optics Express 30(5), 6755–6767 (2022). https://doi.org/10.1364/OE.451264

Descargalo en Gredos @Universidad de Salamanca: http://hdl.handle.net/10366/148576
 
No comments
adminComprimiendo pulsos de luz en gradientes de presión

Moldeando estructuras complejas en la luz de alta frecuencia

La prestigiosa revista Optica acaba de publicar un nuevo artículo en el que se demuestra la generación de luz de alta frecuencia con múltiples direcciones de vibración y una estructura de fase espiral. La investigación es fruto de una colaboración teórico-experimental internacional entre el Grupo de Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca, la Universidad Paris-Saclay y la Colorado School of Mines, y se enmarca dentro del proyecto europeo ERC ATTOSTRUCTURA

Una de las grandes ventajas de la luz láser es que podemos moldear sus propiedades espaciales para explorar nuevos escenarios en la interacción luz-materia y también para optimizar algunas aplicaciones como las técnicas de imagen o las comunicaciones ópticas.

En este trabajo organizamos la distribución de la fase (o de los estados de oscilación) en forma de hélice, que es la característica de los vórtices ópticos o “remolinos de luz”. Además, configuramos distintas polarizaciones (direcciones de oscilación) en un único haz láser. Las formas de luz que combinan ambas propiedades se denominan vórtices ópticos vectoriales. 

En el régimen de alta frecuencia resulta más complicado estructurar la luz láser, debido a que la mayoría de los de los dispositivos convencionales no son eficientes para la radiación ultravioleta, los rayos X o los rayos gamma. Sin embargo, podemos eludir este problema gracias a la generación de armónicos de orden elevado. Este proceso de óptica no lineal, en el que un láser visible o infrarrojo de alta intensidad interacciona con los átomos de un gas, nos permite transferir las propiedades hacia el ultravioleta lejano o los rayos X. 

La investigación publicada en Optica demuestra que podemos generar vórtices ópticos vectoriales en el ultravioleta lejano con este proceso de conversión no lineal, gracias a las leyes físicas de conservación en la generación de armónicos de orden alto. Nuestra propuesta teórica de una nueva cantidad conservada, la carga topológica de Pancharatnam, en la generación de armónicos de orden elevado ha sido confirmada experimentalmente en el laboratorio de Paris-Sacla.

Mas informacion en:

Heras, A. de las, Pandey, A. K., Román, J. S., Serrano, J., Baynard, E., Dovillaire, G., Pittman, M., Durfee, C. G., Plaja, L., Kazamias, S., Guilbaud, O., & Hernández-García, C. (2022). Extreme-ultraviolet vector-vortex beams from high harmonic generation. Optica, 9(1), 71-79. https://doi.org/10.1364/OPTICA.442304
 

Descargalo en Gredos @Universidad de Salamanca: http://hdl.handle.net/10366/146004

 
No comments
adminMoldeando estructuras complejas en la luz de alta frecuencia

El señor de los anillos: el ajuste del Grafeno

Como en los libros de JRR Tolkien, el grupo de investigación de Aplicaciones Láser y Fotónica (ALF-USAL) continua su aventura en la búsqueda del Anillo.

Tras descubrir el Anillo de Fase Ajustada en la generación de armónicos de orden elevado en Argón [1], ahora han ido un paso mas allá para encontrar el correspondiente Anillo de Fase Ajustada en grafeno. Cuando una lámina de grafeno se ilumina con un haz láser intenso, la dinámica electrónica ultrarrápida inducida da como resultado la emisión de radiación de mayor frecuencia.

Esta emisión puede entenderse como resultado de una excitación de electrones desde la capa de valencia a la banda de conducción, una posterior aceleración en dicha banda de conducción, y una recombinación final con los huecos que quedaron en la banda de valencia. Dicho proceso, conocido como generación de armónicos de orden alto, es muy sensible a la intensidad del campo láser incidente y, por lo tanto, al perfil espacial del haz láser.

Como consecuencia, la radiación emitida desde diferentes partes de la capa de grafeno puede interferir, tanto de forma destructiva como constructiva. Para obtener radiación de alta frecuencia eficiente es necesario ajustar correctamente las emisiones de las diferentes partes de la lámina de grafeno.

En su último trabajo, el grupo ALF-USAL ha demostrado que cuando la lamina de grafeno se ilumina con un haz Gaussiano intenso, la emisión de armónicos de orden elevado se produce esencialmente en una región anular de la lámina: el Anillo de Fase Ajustada. Este hallazgo arroja luz sobre la física macroscópica de generación de armónicos de orden elevado en el grafeno, ofreciendo una herramienta para diseñar el proceso y aumentar su eficiencia.

Después de encontrar el Anillo de Fase Ajustada en Argón y en Grafeno, los investigadores del grupo ALF-USAL continúan sus aventuras para gobernar las interacciones luz-materia con láseres intensos.

Más información en: 

“Transverse phase matching of high-order harmonic generation in single-layer graphene”, Roberto Boyero-García, Óscar Zurrón-Cifuentes, Luis Plaja, and Carlos Hernández-García,  Optics Express 29, 2488-2500 (2021).

Referencias: 

[1] “Carrier-envelope-phase insensitivity in high-order harmonic generation driven by few-cycle laser pulses”, C. Hernández-García, W. Holgado, L. Plaja, B. Alonso, F. Silva, M. Miranda, H. Crespo, and I. J. Sola, Optics Express  23, 21497 (2015)

Descargalo en Gredos @Universidad de Salamanca: http://hdl.handle.net/10366/146004

 
No comments
adminEl señor de los anillos: el ajuste del Grafeno

Nanotecnología óptica con electrones.

En 1924, Louis-Victor Pierre Raymond, par de Francia y duque de Broglie, dejó atónito al sus contemporáneos al proponer que los electrones se comportaban como ondas cuando se analiza su movimiento en espacios de unas pocas millonésimas de milímetro.
 
Estas distancias, que conocemos como nanómetros, han resultado inaccesibles a nuestra tecnología hasta hace pocas décadas. A grandes rasgos, si los electrones aparecen como ondas en estas circunstancias, debemos esperar que su comportamiento sea análogo al de la luz. Una de las manifestaciones más habituales de la naturaleza ondulatoria de la luz es la difracción, es decir, la modificación de su estructura al pasar por rendijas lo suficientemente pequeñas.
 
En 1836, el físico británico Henry Fox Talbot observó un fenómeno de difracción extraordinariamente curioso: cuando la luz atraviesa una máscara compuesta por una serie de rendijas dispuestas regularmente, la luz forma una imagen de las rendijas a una cierta distancia de la máscara. Se trata de una imagen formada espontáneamente, sin necesidad de elementos focalizantes, como lentes, espejos, etc. Nuestro trabajo predice teóricamente que el mismo efecto debe tener lugar en los electrones que se ven separados de un cristal por la interacción de un láser.
 
El efecto de imagen Talbot nos permitiría controlar la forma de la onda electrónica y por tanto, alguna de las propiedades de la luz que emiten. De forma casi mágica, la estructura espacial de la imagen Talbot  se codifica en la estructura temporal de la emisión de luz. Todo ello, por supuesto, ¡a escalas nanométricas!
 
Más información en [1]

A. García-Cabrera, C. Hernández-García, and L. Plaja, Ultrafast Sub-Nanometer Matter-Wave Temporal Talbot Effect, New Journal of Physics 23, 093011 (2021).

Download in Gredos@Universidad de Salamanca http://hdl.handle.net/10366/147197
No comments
adminNanotecnología óptica con electrones.

Vórtices de luz de alta frecuencia con polarización controlada

Investigadores del grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca (ALF-USAL) han liderado un trabajo publicado en la revista Nature Photonics, pionero en la generación de haces de luz exóticos de alta frecuencia con propiedades espaciales y de polarización controladas, que permitirán interactuar con la materia con un nivel de precisión nunca antes alcanzado. En una colaboración internacional con la Universidad de Colorado, el Instituto Nacional de Patrones y Tecnología (NIST por sus siglas en inglés, National Institute of Standards and Technology), de EE.UU., y con la Universidad Autónoma de Madrid, los investigadores de la USAL han desentramado las leyes físicas fundamentales que rigen la conservación del momento angular en la producción de rayos X coherentes. En este trabajo, se han generado, por primera vez, haces láser de alta frecuencia (cercanos a los rayos X), coherentes. y en los que es posible controlar tanto su momento angular orbital (es decir, creando vórtices o remolinos de luz), como su momento angular de espín (es decir, su polarización). Este hito supone la creación de herramientas ópticas de nueva generación que permitirán ahondar en el estudio de materiales magnéticos avanzados o de la simetría de las estructuras moleculares, entre otras muchas posibles aplicaciones.

Hace unos meses investigadores del ALF-USAL publicaban en la revista Nature Photonics la generación de rayos X con polarización “a la carta”. Ahora, en una “vuelta de tuerca más” han liderado un nuevo trabajo, también publicado en Nature Photonics, en el que no sólo son capaces de controlar la polarización de los rayos X o de alta frecuencia, sino también su momento angular orbital, de manera simultánea. Es decir, además de controlar la dirección de las oscilaciones de la radiación láser –la polarización–, son capaces de “enroscarlas”, configurando un giro similar al de las roscas de un tornillo. Se trata de un trabajo pionero, en el que las simulaciones teóricas llevadas a cabo por el equipo de ALF-USAL –uno de los grupos líderes en el diseño conceptual de nuevos métodos de generación de láseres de rayos X en el panorama internacional– han sido imprescindibles para desentrañar las leyes físicas que gobiernan estas propiedades de los haces de luz, y para posteriormente guiar los experimentos que se han llevado a cabo posteriormente en los laboratorios de la Universidad de Colorado.

Ilustración de la generación de vórtices de luz de alta frecuencia con polarización controlada. Crédito: Steve Burrows, Kevin M. Dorney, JILA.

Hoy en día la radiación láser es una herramienta muy versátil utilizada, cada vez más, en múltiples ramas de la ciencia, y con aplicaciones en las tecnologías más avanzadas en nuestra sociedad. Principalmente nos aprovechamos de la capacidad de la luz para concentrar energía en volúmenes microscópicos, su facilidad para ser transportada mediante espejos o a través de fibras ópticas, y de la regularidad de las oscilaciones del campo eléctrico que conforma su luz, en contraste con el “desorden” de la luz emitida por las fuentes convencionales (bombillas, lámparas fluorescentes, etc.). En particular, la luz láser tiene dos propiedades que la hacen especialmente interesante en determinadas aplicaciones. Por un lado, la dirección en la que se producen las oscilaciones del campo eléctrico, es decir, la polarización. El manejo de la polarización de la luz ha dado lugar a importantes desarrollos, como las gafas de sol polarizadas, las pantallas LCD, o el cine 3D, por mencionar algunas de los más conocidos. Por otro lado, la estructura espacial haz de luz puede dar lugar a distribuciones de intensidad de tipo “donut”,  en las que  la oscilación del campo eléctrico se retrasa gradualmente a lo largo del anillo,  rotando en forma de espiral, creando un “torbellino” o vórtice de luz. Los vórtices de luz resultan muy interesantes tanto desde el punto de vista fundamental –pueden transmitir el giro de su fase a la materia, con lo que pueden, por ejemplo, hacer rotar partículas microscópicas–, como desde el aplicado: en comunicaciones ópticas, computación cuántica o microscopía de alta resolución.

La novedad de este trabajo consiste en crear haces de luz coherente con estas dos propiedades simultáneamente (polarización y momento angular orbital) en el rango del ultravioleta extremo, muy cercano a los rayos X:  crear vórtices de luz coherente con polarización “a la carta”. Además, como valor añadido, estos vórtices de luz se emiten en forma de pulsos muy cortos, con duraciones de unas cuantas trillonésimas de segundo, o lo que es lo mismo, unos cuantos attosegundos. Gracias a su corta duración, estos destellos de luz nos ofrecen la posibilidad de inspeccionar, controlar y observar los componentes más elementales de la materia y registrar su evolución, aunque esta ocurra en fracciones de milbillonésimas (1/1015) de segundo.

¿Qué supone poder generar vórtices de rayos X con polarización controlable?

El desarrollo de la tecnología láser necesaria para generar haces de luz coherentes de alta frecuencia fue uno de los motivos que impulsó a Donna Strickland y Gerárd Mourou a la investigación que les ha sido reconocida con el premio Nobel de Física en 2018. La comunidad científica internacional lleva varios años buscando cómo controlar la polarización de estos láseres de alta frecuencia –que incluso alcanzan los rayos X–. En concreto, la generación de estos haces de luz polarización circular es de especial interés en diferentes aplicaciones como por ejemplo en el estudio de nuevos materiales magnéticos o en la identificación de la quiralidad en compuestos complejos, como algunos fármacos que con la misma composición pueden presentar dos ordenaciones diferentes -dos estructuras quirales- siendo solo una de ellas la que es eficiente como medicamento. Los nuevos haces de luz creados por los investigadores de la USAL permitirán analizar interacciones de luz-materia no sólo con distintas polarizaciones, sino con distinta vorticidad, añadiendo una nueva dimensión al análisis de estos procesos. Este hito demuestra que la comunidad científica ha alcanzado un grado de control en la generación de haces de luz coherente en el rango de rayos X sin precedente, que no nos cabe la menor duda que abrirá la puerta a un gran número de avances científicos y tecnológicos, muchos de ellos aún por descubrir.

El equipo teórico del ALF-USAL implicado en este trabajo está formado por Laura Rego, Julio San Román, Luis Plaja y Carlos Hernández García, y ha colaborado estrechamente con el equipo experimental de los profesores Henry Kapteyn y Margaret Murnane de la Universidad de Colorado en Boulder (EE.UU.). El equipo de la USAL ha propuesto y liderado el trabajo, en el que sus simulaciones computacionales han sido fundamentales para desentrañar la física subyacente en la creación de estos vórtices de rayos X con polarización controlada. De esta manera, los modelos teóricos desarrollados han permitido proponer, diseñar y guiar este experimento pionero, que ha sido capaz de generar por primera vez este tipo de haces de luz coherente. Estas simulaciones, que abarcan la física desde un nivel cuántico a un nivel macroscópico, necesitan de supercomputadores, y para ello los investigadores de la USAL han utilizado los recursos de la Fundación del Centro de Supercomputación de Castilla y León (SCAYLE) y de Marenostrum (Centro de Supercomputación de Barcelona).

Enlace Youtube

El trabajo de investigación realizado por los integrantes del grupo ALF-USAL ha sido financiado gracias a una Beca Leonardo 2017 para Investigadores y Creadores Culturales de la Fundación BBVA, y a proyectos de investigación de la Junta de Castilla y León, del Ministerio de Economía y Competitividad y del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte, y fondos FEDER de la Unión Europea.

Referencia:

Controlling the polarization and vortex charge of attosecond high-harmonic beams via simultaneous spin-orbit momentum conservation. K. M. Dorney, L. Rego, N. J. Brooks, J. San Román, C.-T. Liao, J. L. Ellis, D. Zusin, C. Gentry, Q. L. Nguyen, J. M. Shaw, A. Picón, Luis Plaja, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, C. Hernández-García, Nature Photonics (2018), https://doi.org/10.1038/s41566-018-0304-3[/vc_column_text][/vc_column]

[/vc_row]

No comments
adminVórtices de luz de alta frecuencia con polarización controlada

Grafeno: El diábolo y la luz

¿Qué es lo que hace al grafeno tan especial? Una buena parte de las propiedades extraordinarias del grafeno reside en el comportamiento de sus electrones. La estructura cristalina del grafeno, fuerza a los electrones a moverse de forma muy diferente a cómo lo harían en el espacio libre o, incluso, en otros materiales periódicos. En particular sabemos que algunos de ellos pueden ser excitados casi sin aportar energía para ello. Estos electrones se encuentra en los llamados “puntos de Dirac”, un lugar donde la de los estados excitados (conducción) y los no excitados (valencia) confluye, formando una estructura de dos conos muy parecida a la del juego malabar conocido como “diábolo”.

Los investigadores del grupo ALF acaban de publicar un estudio que explica cómo estos electrones “de Dirac” tienen una influencia crucial sobre cómo el grafeno emiten luz. El proceso estudiado es la generación de armónicos, es decir, la conversión de los fotones de un haz láser incidente a fotones de energía mucho mayor. Según este estudio, el láser incidente induce oscilaciones en los electrones del grafeno de forma que, al pasar por los “puntos de Dirac” son rápidamente excitados. Una vez se ha producido la excitación, los electrones pueden emitir su energía de nuevo en forma de radiación, pero de energía mayor.

No comments
adminGrafeno: El diábolo y la luz

Are you lonesome tonight? Estos pulsos, sí.

Los pulsos de luz más breves jamás creados de forma contralada duran apenas unas decenas de trillonésimas de segundo. Cuando se producen de forma aislada, la duración del pulso es equivalente a único destello de luz de un segundo rompiendo una oscuridad que ser prolonga durante la edad completa del universo.

La obtención de pulsos de attosegundo ha estado íntimamente ligada al desarrollo de la tecnología láser más reciente. Entre sus características, la dirección en el espacio de las vibraciones del campo electromagnético que lo forman, la polarización, ha resultado difícil de controlar.

En este sentido, investigadores del Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca (ALF-USAL), en una colaboración internacional con las universidades National Tsing Hua de Taiwan, Colorado y la Escuela de Minas de Colorado (EE.UU.), demuestran en la revista Nature Photonics la producción de los pulsos láser más cortos conseguidos hasta la fecha con polarización ‘a la carta’. Se trata de destellos muy breves de luz ultravioleta que ofrecen la posibilidad de inspeccionar, controlar y observar los componentes más elementales de la materia y registrar su evolución, en fracciones de milbillonésimas de segundo. Si dirección de vibración controlada, permite interactuar con los elementos de la materia de forma más precisa. Este hito supone una nueva generación de herramientas ópticas para el estudio de la simetría de las estructuras moleculares, relevante en la producción de fármacos, entre otras cosas.

No comments
adminAre you lonesome tonight? Estos pulsos, sí.

Midiendo pulsos con una regla sin calibrar

Los pulsos láser ultracortos son unos de los eventos artificiales más breves. Su duración típica está en la escala del femtosegundo (1/1000000000000 s), aunque hay técnicas que permiten ir más lejos. Encontrar un patrón con el cual medirlos es misión imposible, así que la solución más ingeniosa y eficaz que se ha encontrado es utilizar el propio pulso para medirse a sí mismo.

La luz pulsada ultracorta, compuesta a veces de un amplio abanico de colores, se emite con formas muy diversas. Mediante la detección de procesos no lineales, se puede ver una huella de esas formas y medir los pulsos. En nuestro caso, utilizamos un proceso conocido como generación de segundo armónico, en el cual los fotones (partículas de luz) del pulso se unen de dos en dos para duplicar su energía.

Además, para obtener la huella adecuada (un mapa que esconde la forma del pulso), es necesario detectar este proceso mientras modificamos el pulso a medir, por ejemplo, haciendo que los distintos colores del pulso viajen “caminos ópticos” diferentes, lo que se conoce como dispersión, y hace que el pulso sea más largo. La técnica descrita, conocida como barrido de dispersión (d-scan, en inglés), fue desarrollada por investigadores de la Universidad de Oporto (Portugal) y la Universidad de Lund (Suecia).

El presente trabajo propone un algoritmo avanzado que es capaz de medir el pulso y a la vez obtener los “caminos ópticos” (dispersión) que han sido utilizados para obtener esa huella o traza. Por eso decimos que la regla utilizada, que mide esos caminos, no estaba calibrada antes de medir. Gracias a ello, será posible medir fácilmente los pulsos incluso en montajes poco accesibles en el laboratorio, o cuando se utilicen pulsos con un amplio rango de duraciones.

Puedes descubrir todos los detalles de este trabajo, colaboración entre la Universidad de Salamanca y la de Oporto, en el siguiente enlace:

Alonso, I. J. Sola & H. Crespo, Self-calibrating d-scan: measuring ultrashort laser pulses on-target using an arbitrary pulse compressor, Scientific Reports 8, Article number: 3264 (2018)

No comments
adminMidiendo pulsos con una regla sin calibrar